WO2020200598A1 - Brake regulating device, braking method, and brake system for a rail vehicle - Google Patents

Brake regulating device, braking method, and brake system for a rail vehicle Download PDF

Info

Publication number
WO2020200598A1
WO2020200598A1 PCT/EP2020/055318 EP2020055318W WO2020200598A1 WO 2020200598 A1 WO2020200598 A1 WO 2020200598A1 EP 2020055318 W EP2020055318 W EP 2020055318W WO 2020200598 A1 WO2020200598 A1 WO 2020200598A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
maximum
brake
value
deceleration
control
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/055318
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ulf Friesen
Marc-Gregory Elstorpff
Rupert Lang
Ralf FURTWÄNGLER
Original Assignee
Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH
Priority to JP2021558720A priority Critical patent/JP7263548B2/en
Priority to CN202080026182.3A priority patent/CN113661101A/en
Priority to EP20710823.4A priority patent/EP3947067B1/en
Priority to KR1020217035368A priority patent/KR102642681B1/en
Priority to US17/601,034 priority patent/US20220169223A1/en
Publication of WO2020200598A1 publication Critical patent/WO2020200598A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/66Electrical control in fluid-pressure brake systems
    • B60T13/665Electrical control in fluid-pressure brake systems the systems being specially adapted for transferring two or more command signals, e.g. railway systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • B60T17/228Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices for railway vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/1701Braking or traction control means specially adapted for particular types of vehicles
    • B60T8/1705Braking or traction control means specially adapted for particular types of vehicles for rail vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/30Railway vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00Special features of vehicle units
    • B60Y2400/81Braking systems

Definitions

  • the invention relates to a brake control device for a rail vehicle, which has an input for a deceleration setpoint and an input for a
  • the manipulated variable value is determined by a
  • Control unit set to minimize any discrepancy between the actual deceleration value and the nominal deceleration value.
  • the invention also relates to a
  • Brake system for a rail vehicle with such a brake control device and an operating method for a brake system.
  • Brake systems for rail vehicles have, in addition to regenerative brakes and supporting brakes, such as eddy current brakes, friction brakes, for example disc or block brakes.
  • Environmental influences such as wetness, snow or ice in particular reduce a coefficient of friction of the friction partners of these brakes, for example the coefficient of friction between the brake lining and the brake disc.
  • control loops are used to ensure a requested and expected deceleration of the
  • a brake system with such a control device is known, for example, from the document DE 10 2015 110 053 A1. With this system will be
  • a vertically acting deceleration is also determined in order to be able to separately take into account the effect of a downhill force.
  • the document DE 10 2011 052 545 B4 also describes a brake system with a brake control device, in which actual deceleration values are measured redundantly and averaged in order to increase security for the correct functioning of the
  • FIG. 5 shows the behavior of a controlled system of a control loop for such a controlled brake system according to the prior art.
  • a progressing time t is shown on the horizontal axis and a predetermined target value, here a predetermined one, on the vertical axis
  • a lower control limit 12 and an upper control limit 13 are shown around the curve 11. These two limits 12, 13 indicate a control range within which a brake control device according to the prior art can modify the requested deceleration in order to get as close as possible to the requested deceleration according to curve 11 with an actually measured deceleration.
  • the situation shown results from the control behavior of a control unit of the control loop, which is constructed here as a proportional controller, for example.
  • the maximum positive control stroke 14 and the maximum negative control stroke 15 for a requested delay value are the same and a specific one
  • This task is achieved by a brake control device, a brake system or an operating method for a brake system with the respective features of
  • a brake control device of the type mentioned at the outset is characterized in that, independently of the control unit, there is a limiting device which limits the deceleration manipulated variable value in such a way that the deceleration manipulated variable value changes from the deceleration setpoint by at most a maximum negative control stroke to smaller values or at most a maximum positive control stroke deviates to larger values.
  • the limiting device according to the invention makes it possible to control the maximum positive or negative control stroke independently of the selected control behavior of the control unit. This way you can get optimal at the same time
  • Control parameters can be selected and it can be ensured that no too large control stroke occurs. In this way, optimal braking results can be achieved, especially in difficult conditions such as wetness and / or snow.
  • Delay setpoint is. However, this behavior does not lead to optimal braking results, especially when it is wet and / or snowy.
  • at least one of the two maximum control strokes is therefore selected to be non-proportional to the deceleration setpoint.
  • the sum of the maximum negative control stroke and the maximum positive control stroke is a predetermined fixed value.
  • the maximum negative control stroke can be selected to be different from the maximum positive control stroke.
  • Brake system can be conditioned.
  • the positive and / or the negative maximum regulating stroke are time-dependent, in particular such that it is lowered after a predetermined braking time. In this way, a maximum energy input into the brake can be limited and e.g. the effect of the
  • “Dry braking” of the brake must be taken into account. It can be provided that the maximum positive control stroke is only time-dependent when the deceleration setpoint is below a predetermined limit value. Similarly, it can be provided that the maximum negative control stroke is only designed as a function of time if the deceleration setpoint is above a further value
  • At least one of the two maximum control strokes is predetermined by a characteristic curve or a characteristic curve field that is dependent on the deceleration setpoint and / or the braking time. Furthermore, at least one of the two maximum control strokes can be dependent on external influencing variables. External influencing variables can be (measured or otherwise determined) environmental conditions such as temperature or humidity Driving conditions of the rail vehicle, in particular a driving speed, a brake pressure, a braking force and / or an activation of an anti-skid system.
  • Limiting device coupled to the control unit to operate on parameters of the
  • Acting control unit depending on a limitation. In this way, greater stability of the control loop can be achieved when the limiting device responds. If the control unit is e.g. has an integral control component, an integrated value of the difference between the actual delay value and the nominal delay value would continue to rise (or fall) while the limiting device is already limiting the output delay manipulated variable value. In a subsequent changed braking situation in which the
  • Delay manipulated variable value is not limited, would be by the integral
  • Control component too large (or too small) a manipulated variable value output Control component too large (or too small) a manipulated variable value output.
  • a brake system according to the invention for a rail vehicle is characterized by such a brake control device.
  • the advantages described in connection with the brake control device result.
  • Rail vehicle is a deceleration manipulated variable value dependent on a
  • Delay setpoint and a delay actual value are set by a control unit to avoid a deviation between the delay actual value and the
  • the method is characterized in that the delay manipulated variable value is limited in such a way that the delay manipulated variable value can deviate from the delay setpoint by at most a maximum negative control stroke to smaller values or at most by a maximum positive control stroke to larger values.
  • At least one of the two maximum control strokes is preferably not proportional to the deceleration setpoint. Further preferably, at least one of the two maximum control strokes is determined as a function of the deceleration setpoint and / or the braking time and / or ambient conditions and / or driving conditions.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a controlled system of a brake system
  • FIGS. 2-4 each show a diagram to illustrate the behavior of a controlled system of a brake system according to the application.
  • FIG. 5 shows a diagram to illustrate the behavior of a braking system according to the prior art.
  • a controlled system 1 of a braking system according to the application is shown in the form of a block diagram.
  • the controlled system 1 includes a
  • Brake control device 2 which is specified via an input 21, a deceleration setpoint a set .
  • the deceleration setpoint a set is specified, for example, by a higher-level brake control system from a state of the rail vehicle.
  • the brake control device 2 has a second input 22, an actually measured Verzögerungsistwert a t is supplied to rain.
  • the measured actual deceleration value atrain can be made available, for example, via acceleration sensors and / or via a GPS (Global Positioning System).
  • the brake control device 2 also has an output 23 at which a
  • modified delay value is output as delay manipulated variable a out .
  • the exact function of the brake control device 2 is explained in more detail below in connection with FIGS. 2 and 3.
  • the deceleration manipulated variable a out output by the brake control device 2 is fed to an input 31 of a manipulated variable converter 3.
  • the manipulated variable converter 3 determines from the deceleration manipulated variable a out a braking force F that is applied to a
  • the braking force F is the manipulated variable for the other components of the braking system. It specifies a cumulative force to be achieved by the brakes of the brake system and is determined from the deceleration manipulated variable a 0Ut , taking into account the mass of the rail vehicle, among other things.
  • the value for the Braking force F is transmitted via an input 41 to a distributor 4, which the
  • the predetermined delay a set to be achieved could be transmitted directly to input 31 of the brake control device 2 according to the application.
  • Manipulated variable converter 3 are directed. This would output the braking force F in a controlled manner, taking into account the mass of the rail vehicle.
  • the braking force F is modified in that, instead of the predetermined delay a set to be achieved, the modified value of the delay manipulated variable a out is fed to the manipulated variable converter 3, which outputs a modified value for the braking force F accordingly.
  • the braking force F is modified in that, instead of the predetermined delay a set to be achieved, the modified value of the delay manipulated variable a out is fed to the manipulated variable converter 3, which outputs a modified value for the braking force F accordingly.
  • Braking force F take place in which the braking force F is modified instead of the deceleration by a corresponding brake control device.
  • the system presented is advantageous in that when the control acts on the
  • Deceleration setpoint a conversion taking into account the vehicle mass only needs to be done once and not separately for a precontrolled and a control component.
  • FIG. 2 shows in the same way as Figure 5 described above
  • the curve 11 shows the same braking situation as in FIG. 4, in which a requested deceleration a set is set from the value 0 in increasing steps. Again, there is a lower and an upper
  • Control limit 12, 13 and the corresponding maximum negative control stroke 14 and the maximum positive control stroke 15 are shown.
  • control stroke 14, 15 When setting the higher setpoint value specification for the delay a set , the behavior known from the prior art, in which the maximum positive and the maximum negative control stroke 14, 15 are equal, is shown. For the one in the right part of the figure 2, which can be requested, the control stroke 14, 15 can also be selected to be just as large as it is in the braking system according to the prior art.
  • Limiting device can determine the type of control (e.g. proportional and / or differential and / or integral control) and the control parameters used completely independently of the control limits, i.e. the maximum positive or negative control strokes 14, 15 can be selected.
  • type of control e.g. proportional and / or differential and / or integral control
  • control parameters used completely independently of the control limits i.e. the maximum positive or negative control strokes 14, 15 can be selected.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment for the behavior of a controlled system of a brake system according to the application.
  • the illustration and braking situation again correspond to those shown in FIGS. 2 and 5, respectively.
  • control limits are kept absolute and asymmetrical in the case of lower braking requirements (aset small), as in the example in FIG. However, this only takes place for a limited time, with from a certain firmly defined or also dynamically calculated time during the braking process from the control limits 12, 13 shown in FIG. 2 in a transition area to those shown in FIG.
  • Control limits 12, 13 are changed.
  • the initially larger one maximum positive control stroke 15 is reduced to the smaller value of the maximum negative control stroke. This initially enables an advantageous
  • Such a time-dependent behavior of the maximum positive control stroke 15 can also be implemented for the maximum negative control stroke 14. This is shown in the example in FIG. 4, in which both control strokes 14, 15 are time-dependent. As is also shown in FIG. 4, the time dependency itself can be different for the two control strokes 14, 15.
  • Time dependency can be different from the linear time dependency shown here as an example.
  • FIGS. 2 to 4 merely show exemplary embodiments of control limits or control strokes which do not result strictly relative to the specified deceleration setpoint, but rather in a different functional context to the specified
  • any functional relationship can be used for the specified deceleration setpoint.
  • the functional relationship is preferably optimized in such a way that the best possible conditioning effect is achieved for every desired deceleration with insufficient braking effect
  • Friction partner for example a drying of the existing moisture, is achieved.
  • the functional relationship or a characteristic curve resulting therefrom can also be made dependent on other influencing variables, for example on ambient conditions such as temperature and / or humidity, and / or on driving conditions such as vehicle speed, wheel speed, brake pressures or braking forces and / or activities of an anti-skid system. As shown in FIGS. 3 and 4, a function over time can also be introduced, for example to limit the maximum energy input.

Abstract

The invention relates to a brake regulating device (2) for a rail vehicle, having an input (21) for a target deceleration value (äset), an input (22) for an actual deceleration value (atrain), and an output (23) for a deceleration control variable value, said deceleration control variable value (a0Ut) being set by a regulating unit in order to minimize a deviation between the actual deceleration value (atrain) and the target deceleration value (aset). The brake regulating device (2) is characterized in that a limiting device is provided which limits the deceleration control variable value (aout) independently of the regulating unit such that the deceleration control variable value (aout) deviates from the target deceleration value (aset) maximally by a maximum negative control stroke (14) to lower values or maximally by a maximum positive control stroke (15) to higher values. The invention additionally relates to a braking method and a brake system for a rail vehicle.

Description

Bremsregeleinrichtung, Bremsverfahren und Bremssystem für ein Brake control device, braking method and braking system for one
Schienenfahrzeug Rail vehicle
Die Erfindung betrifft eine Bremsregeleinrichtung für ein Schienenfahrzeug, die einen Eingang für einen Verzögerungssollwert und einen Eingang für einen The invention relates to a brake control device for a rail vehicle, which has an input for a deceleration setpoint and an input for a
Verzögerungsistwert sowie einen Ausgang für einen Verzögerungs-Stellgrößenwert aufweist. Bei der Bremsregeleinrichtung wird der Stellgrößenwert durch eine Has actual delay value and an output for a delay manipulated variable value. In the brake control device, the manipulated variable value is determined by a
Regeleinheit eingestellt, um eine Abweichung zwischen dem Verzögerungsistwert und dem Verzögerungssollwert zu minimieren. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Control unit set to minimize any discrepancy between the actual deceleration value and the nominal deceleration value. The invention also relates to a
Bremssystem für ein Schienenfahrzeug mit einer derartigen Bremsregeleinrichtung sowie ein Betriebsverfahren für ein Bremssystem. Brake system for a rail vehicle with such a brake control device and an operating method for a brake system.
Bremssysteme für Schienenfahrzeuge weisen neben generatorischen Bremsen und unterstützenden Bremsen, wie beispielsweise Wirbelstrombremsen, Reibungsbremsen auf, beispielsweise Scheiben- oder Klotzbremsen. Umwelteinflüsse wie insbesondere Nässe, Schnee oder Eis vermindern einen Reibwert der Reibungspartner dieser Bremsen, also beispielsweise den Reibwert zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe. Um trotz variabler Reibwerte ein vorhersehbares Bremsergebnis zu erzielen, werden Regelkreise eingesetzt, die eine angeforderte und erwartete Verzögerung des Brake systems for rail vehicles have, in addition to regenerative brakes and supporting brakes, such as eddy current brakes, friction brakes, for example disc or block brakes. Environmental influences such as wetness, snow or ice in particular reduce a coefficient of friction of the friction partners of these brakes, for example the coefficient of friction between the brake lining and the brake disc. In order to achieve a predictable braking result in spite of variable friction values, control loops are used to ensure a requested and expected deceleration of the
Schienenfahrzeugs mit einer tatsächlich erreichten Verzögerung vergleichen und eine Stellgröße des Bremssystems, beispielsweise eine Bremskraft, nachregeln. Compare the rail vehicle with an actually achieved deceleration and readjust a manipulated variable of the braking system, for example a braking force.
Ein Bremssystem mit einer derartigen Regeleinrichtung ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2015 110 053 A1 bekannt. Bei diesem System werden A brake system with such a control device is known, for example, from the document DE 10 2015 110 053 A1. With this system will be
Beschleunigungskomponenten des Schienenfahrzeugs ermittelt, wobei als Acceleration components of the rail vehicle determined, with as
Besonderheit neben einer Längsverzögerung auch eine vertikal wirkende Verzögerung ermittelt wird, um eine Wirkung einer Hangabtriebskraft separat berücksichtigen zu können. Die Druckschrift DE 10 2011 052 545 B4 beschreibt ebenfalls ein Bremssystem mit einer Bremsregeleinrichtung, bei dem Verzögerungsistwerte redundant gemessen und gemittelt werden, um eine erhöhte Sicherheit für die korrekte Funktion des In addition to a longitudinal deceleration, a vertically acting deceleration is also determined in order to be able to separately take into account the effect of a downhill force. The document DE 10 2011 052 545 B4 also describes a brake system with a brake control device, in which actual deceleration values are measured redundantly and averaged in order to increase security for the correct functioning of the
Bremssystems zu erzielen. Figur 5 zeigt das Verhalten einer Regelstrecke eines Regelkreises für ein solches geregeltes Bremssystem gemäß dem Stand der Technik. To achieve braking system. FIG. 5 shows the behavior of a controlled system of a control loop for such a controlled brake system according to the prior art.
Im Diagramm ist auf der horizontalen Achse eine fortschreitende Zeit t wiedergegeben und auf der vertikalen Achse ein vorgegebener Sollwert, hier ein vorgegebener In the diagram, a progressing time t is shown on the horizontal axis and a predetermined target value, here a predetermined one, on the vertical axis
Beschleunigungssollwert äset. In einer Kurve 11 ist eine Anforderung an das Acceleration setpoint ä set. In a curve 11 is a requirement on the
Bremssystem bezüglich der einzunehmenden Verzögerung aset zeitabhängig Brake system with regard to the delay to be taken a set time-dependent
wiedergegeben. Die Kurve 11 steigt in zwei Schritten von einem Anfangswert aset= 0 über einen Zwischenwert auf einen angeforderten Maximalwert der zu erreichenden Verzögerung. Es wird also eine Bremssituation wiedergegeben, in der für eine gewisse Zeit eine leichte, danach eine stärkere Bremsung durchgeführt werden soll. reproduced. The curve 11 rises in two steps from an initial value a set = 0 via an intermediate value to a requested maximum value of the delay to be achieved. A braking situation is thus reproduced in which slight braking is to be carried out for a certain time and then stronger braking.
Um die Kurve 11 herum sind eine untere Regelgrenze 12 und eine obere Regelgrenze 13 eingezeichnet. Diese beiden Grenzen 12, 13 geben einen Regelbereich an, innerhalb dessen eine Bremsregeleinrichtung nach dem Stand der Technik die angeforderte Verzögerung modifizieren kann, um mit einer tatsächlich gemessenen Verzögerung möglichst nah an die angeforderte Verzögerung gemäß der Kurve 11 heranzukommen. Die dargestellte Situation ergibt sich aus dem Regelverhalten einer Regeleinheit des Regelkreises, die hier beispielhaft als ein Proportionalregler aufgebaut ist. Den Regelgrenzen 12, 13 entspricht ein maximaler positiver Regelhub 14 bzw. ein maximaler negativer Regelhub 15, die in der Figur 4 durch Pfeile dargestellt sind. A lower control limit 12 and an upper control limit 13 are shown around the curve 11. These two limits 12, 13 indicate a control range within which a brake control device according to the prior art can modify the requested deceleration in order to get as close as possible to the requested deceleration according to curve 11 with an actually measured deceleration. The situation shown results from the control behavior of a control unit of the control loop, which is constructed here as a proportional controller, for example. A maximum positive control stroke 14 and a maximum negative control stroke 15, which are shown in FIG. 4 by arrows, correspond to the control limits 12, 13.
Gemäß dem Stand der Technik ergibt sich für den genannten Proportionalregler, dass der maximale positive Regelhub 14 und der maximale negative Regelhub 15 für einen angeforderten Verzögerungswert gleich hoch sind und einem bestimmten According to the state of the art, for the proportional controller mentioned, the maximum positive control stroke 14 and the maximum negative control stroke 15 for a requested delay value are the same and a specific one
vorgegebenen Prozentsatz des aktuell angeforderten Verzögerungswerts entsprechen. the specified percentage of the currently requested delay value.
In der Realität treten jedoch insbesondere bei den eingangs genannten In reality, however, occur especially with those mentioned at the beginning
Umweltbedingungen wie Nässe, Schnee oder Eis zwischen den Reibpartnern Effekte auf, die durch den beschrieben Regelkreis nur unzureichend kompensiert werden können. Beispielsweise wirken sich die genannten Umwelteinflüsse bei geringeren Bremsanforderungen stärker aus als bei höheren Bremsanforderungen. Ein Grund ist beispielsweise, dass während einer stärkeren Bremsung durch die Erwärmung der Reibungspartner (Energieeintrag) Feuchtigkeit verdunstet und der beeinträchtigende Effekt sich während der Bremsung verringert (Effekt des„Trockenbremsens“). Environmental conditions such as wetness, snow or ice between the friction partners have effects that can only be inadequately compensated for by the control loop described. For example, the environmental influences mentioned have a greater effect with lower braking requirements than with higher braking requirements. One reason is, for example, that during heavy braking due to the heating of the Friction partner (energy input) Moisture evaporates and the negative effect is reduced during braking (effect of "braking dry").
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsregeleinrichtung, ein Bremssystem und ein Betriebsverfahren für ein Bremssystem zu schaffen, die auch bei veränderten Reibeigenschaften zwischen den Reibungspartnern des Bremssystems, insbesondere bedingt durch Nässe, Schnee oder Eis, zu optimalen Bremsergebnissen führen. It is an object of the present invention to create a brake control device, a brake system and an operating method for a brake system which lead to optimal braking results even with changed friction properties between the friction partners of the brake system, in particular due to wetness, snow or ice.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsregeleinrichtung, ein Bremssystem bzw. ein Betriebsverfahren für ein Bremssystem mit den jeweiligen Merkmalen der This task is achieved by a brake control device, a brake system or an operating method for a brake system with the respective features of
unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben. independent claims solved. Advantageous refinements and developments are given in the dependent claims.
Eine erfindungsgemäße Bremsregeleinrichtung der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass unabhängig von der Regeleinheit eine Begrenzungsvorrichtung vorhanden ist, die den Verzögerungs-Stellgrößenwert derart begrenzt, dass der Verzögerungs-Stellgrößenwert von dem Verzögerungssollwert höchstens um einen maximalen negativen Regelhub zu kleineren Werten oder höchstens um einen maximalen positiven Regelhub zu größeren Werten abweicht. A brake control device according to the invention of the type mentioned at the outset is characterized in that, independently of the control unit, there is a limiting device which limits the deceleration manipulated variable value in such a way that the deceleration manipulated variable value changes from the deceleration setpoint by at most a maximum negative control stroke to smaller values or at most a maximum positive control stroke deviates to larger values.
Die erfindungsgemäße Begrenzungseinrichtung ermöglicht es, unabhängig vom gewählten Regelverhalten der Regeleinheit den maximalen positiven bzw. negativen Regelhub zu kontrollieren. Auf diese Weise können gleichzeitig optimale The limiting device according to the invention makes it possible to control the maximum positive or negative control stroke independently of the selected control behavior of the control unit. This way you can get optimal at the same time
Regelparameter gewählt werden und es kann sichergestellt werden, dass kein zu großer Regelhub auftritt. Insbesondere bei schwierigen Bedingungen wie Nässe und/oder Schnee können so optimale Bremsergebnisse erzielt werden. Control parameters can be selected and it can be ensured that no too large control stroke occurs. In this way, optimal braking results can be achieved, especially in difficult conditions such as wetness and / or snow.
Bei einem Einsatz eines Bremsregelkreises mit einem Proportionalregler ergibt sich gemäß dem Stand der Technik prinzipbedingt auch eine Regelcharakteristik, bei der die maximalen Regelhübe begrenzt sind. Dieses Verhalten ist aber auf einen Einsatz eines reinen Proportionalreglers beschränkt, der ein nur unzureichendes Regelverhalten zeigt. Zudem ist eine so gesetzte inhärente Begrenzung des Regelhubs unflexibel, da der maximale Hub in positiver wie negativer Richtung proportional zum When a brake control circuit with a proportional controller is used, the prior art also results in a control characteristic in which the maximum control strokes are limited. However, this behavior is limited to the use of a purely proportional controller, which shows only inadequate control behavior. In addition, an inherent limitation of the control stroke set in this way is inflexible because the maximum stroke in positive and negative direction proportional to the
Verzögerungssollwert ist. Dieses Verhalten führt jedoch gerade bei Nässe und/oder Schnee nicht zu optimalen Bremsergebnissen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Bremsregeleinrichtung ist daher zumindest einer der beiden maximalen Regelhübe nicht proportional zum Verzögerungssollwert gewählt. Delay setpoint is. However, this behavior does not lead to optimal braking results, especially when it is wet and / or snowy. In an advantageous embodiment of the brake control device, at least one of the two maximum control strokes is therefore selected to be non-proportional to the deceleration setpoint.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Bremsregeleinrichtung ist die Summe aus dem maximalen negativen Regelhub und dem maximalen positiven Regelhub ein vorgegebener fester Wert. Der maximale negative Regelhub kann dabei ungleich dem maximalen positiven Regelhub gewählt sein. Auf diese Weise werden insbesondere bei kleineren Verzögerungssollwerten, also bei geringeren Bremsanforderungen, höhere Bremskräfte ermöglicht, die einen höheren Energieeintrag bewirken, durch die eine nässebedingt verringerte Bremswirkung ausgeglichen werden kann und das In a further advantageous embodiment of the brake control device, the sum of the maximum negative control stroke and the maximum positive control stroke is a predetermined fixed value. The maximum negative control stroke can be selected to be different from the maximum positive control stroke. In this way, especially in the case of smaller deceleration setpoints, that is to say in the case of lower braking requirements, higher braking forces are made possible, which bring about a higher input of energy, which can compensate for a reduced braking effect due to moisture and that
Bremssystem konditioniert werden kann. Brake system can be conditioned.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Bremsregeleinrichtung sind der positive und/oder der negative maximale Regelhub zeitabhängig, insbesondere derart, dass nach einer vorgegebenen Bremszeit abgesenkt wird. So kann ein maximaler Energieeintrag in die Bremse begrenzt werden und z.B. dem Effekt des In a further advantageous embodiment of the brake regulating device, the positive and / or the negative maximum regulating stroke are time-dependent, in particular such that it is lowered after a predetermined braking time. In this way, a maximum energy input into the brake can be limited and e.g. the effect of the
„Trockenbremsens“ der Bremse Rechnung getragen werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der maximale positive Regelhub nur dann zeitabhängig ausgestaltet wird, wenn der Verzögerungssollwert unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt. Analog kann vorgesehen sein, dass der maximale negative Regelhub nur dann zeitabhängig ausgestaltet wird, wenn der Verzögerungssollwert oberhalb eines weiteren “Dry braking” of the brake must be taken into account. It can be provided that the maximum positive control stroke is only time-dependent when the deceleration setpoint is below a predetermined limit value. Similarly, it can be provided that the maximum negative control stroke is only designed as a function of time if the deceleration setpoint is above a further value
vorgegebenen Grenzwerts liegt. predetermined limit is.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Bremsregeleinrichtung ist zumindest einer der beiden maximalen Regelhübe durch eine von dem Verzögerungssollwert und/oder der Bremszeit abhängigen Kennlinie oder einem Kennlinienfeld vorgegeben. Weiter kann zumindest einer der beiden maximalen Regelhübe abhängig von externen Einflussgrößen sein. Externe Einflussgrößen können (gemessene oder anderweitig ermittelte) Umgebungsbedingungen wie Temperatur oder Feuchtigkeit sein oder auch Fahrbedingungen des Schienenfahrzeugs, insbesondere eine Fahrgeschwindigkeit, ein Bremsdruck, eine Bremskraft und/oder eine Aktivierung eines Gleitschutzsystems. In a further advantageous embodiment of the brake control device, at least one of the two maximum control strokes is predetermined by a characteristic curve or a characteristic curve field that is dependent on the deceleration setpoint and / or the braking time. Furthermore, at least one of the two maximum control strokes can be dependent on external influencing variables. External influencing variables can be (measured or otherwise determined) environmental conditions such as temperature or humidity Driving conditions of the rail vehicle, in particular a driving speed, a brake pressure, a braking force and / or an activation of an anti-skid system.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Bremsregeleinrichtung ist die In a further advantageous embodiment of the brake control device is the
Begrenzungsvorrichtung mit der Regeleinheit gekoppelt, um auf Parameter der Limiting device coupled to the control unit to operate on parameters of the
Regeleinheit abhängig von einer Begrenzung einzuwirken. Auf diese Weise kann eine höhere Stabilität des Regelkreises beim Ansprechen der Begrenzungsvorrichtung erreicht werden. Wenn die Regeleinheit z.B. einen integralen Regelanteil aufweist, so würde ein integrierter Wert der Differenz zwischen dem Verzögerungsistwert und dem Verzögerungssollwert kontinierlich weiter ansteigen (oder abfallen), während die Begrenzungsvorrichtung den ausgegebenen Verzögerungs-Stellgrößenwert bereits begrenzt. Bei einer anschließenden geänderten Bremssituation, in der der Acting control unit depending on a limitation. In this way, greater stability of the control loop can be achieved when the limiting device responds. If the control unit is e.g. has an integral control component, an integrated value of the difference between the actual delay value and the nominal delay value would continue to rise (or fall) while the limiting device is already limiting the output delay manipulated variable value. In a subsequent changed braking situation in which the
Verzögerungs-Stellgrößenwert nicht begrenzt wird, würde durch den integralen Delay manipulated variable value is not limited, would be by the integral
Regelanteil ein zu großer (oder zu kleiner) Stellgrößenwert ausgegeben. Control component too large (or too small) a manipulated variable value output.
Ein erfindungsgemäßes Bremssystem für ein Schienenfahrzeug zeichnet sich durch eine derartige Bremsregeleinrichtung aus. Es ergeben sich die im Zusammenhang mit der Bremsregeleinrichtung beschriebenen Vorteile. A brake system according to the invention for a rail vehicle is characterized by such a brake control device. The advantages described in connection with the brake control device result.
Bei einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren für ein Bremssystems eines In an operating method according to the invention for a brake system
Schienenfahrzeugs wird ein Verzögerungs-Stellgrößenwert abhängig von einem Rail vehicle is a deceleration manipulated variable value dependent on a
Verzögerungssollwert und einem Verzögerungsistwert durch eine Regeleinheit eingestellt, um eine Abweichung zwischen dem Verzögerungsistwert und dem Delay setpoint and a delay actual value are set by a control unit to avoid a deviation between the delay actual value and the
Verzögerungssollwert zu minimieren. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Verzögerungs-Stellgrößenwert derart begrenzt wird, dass der Verzögerungs- Stellgrößenwert von dem Verzögerungssollwert höchstens um einen maximalen negativen Regelhub zu kleineren Werten oder höchstens um einen maximalen positiven Regelhub zu größeren Werten abweichen kann. Bevorzugt ist dabei zumindest einer der beiden maximalen Regelhübe nicht proportional zum Verzögerungssollwert. Weiter bevorzugt ist zumindest einer der beiden maximalen Regelhübe abhängig von dem Verzögerungssollwert und/oder der Bremszeit und/oder Umgebungsbedingungen und/oder Fahrbedingungen bestimmt wird. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen: To minimize deceleration setpoint. The method is characterized in that the delay manipulated variable value is limited in such a way that the delay manipulated variable value can deviate from the delay setpoint by at most a maximum negative control stroke to smaller values or at most by a maximum positive control stroke to larger values. At least one of the two maximum control strokes is preferably not proportional to the deceleration setpoint. Further preferably, at least one of the two maximum control strokes is determined as a function of the deceleration setpoint and / or the braking time and / or ambient conditions and / or driving conditions. The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with the aid of figures. The figures show:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer Regelstrecke eines Bremssystems; FIG. 1 shows a block diagram of a controlled system of a brake system;
Figuren 2-4 jeweils ein Diagramm zur Darstellung des Verhaltens einer Regelstrecke eines anmeldungsgemäßen Bremssystems; und FIGS. 2-4 each show a diagram to illustrate the behavior of a controlled system of a brake system according to the application; and
Figur 5 ein Diagramm zur Darstellung des Verhaltens eines Bremssystems gemäß dem Stand der Technik. FIG. 5 shows a diagram to illustrate the behavior of a braking system according to the prior art.
In Figur 1 ist eine Regelstrecke 1 eines anmeldungsgemäßen Bremssystems in Form eines Blockschaltbilds dargestellt. Die Regelstrecke 1 umfasst eine In FIG. 1, a controlled system 1 of a braking system according to the application is shown in the form of a block diagram. The controlled system 1 includes a
Bremsregeleinrichtung 2, der über einen Eingang 21 ein Verzögerungssollwert aset vorgegeben wird. Der Verzögerungssollwert aset wird beispielsweise von einem übergeordneten Bremssteuersystem aus einem Stand des Schienenfahrzeugs vorgegeben. Die Bremsregeleinrichtung 2 weist einen zweiten Eingang 22 auf, dem ein tatsächlich gemessener Verzögerungsistwert atrain zugeführt wird. Der gemessene Verzögerungsistwert atrain kann beispielsweise über Beschleunigungssensoren und/oder über ein GPS (Global Positioning System) bereitgestellt werden. Brake control device 2, which is specified via an input 21, a deceleration setpoint a set . The deceleration setpoint a set is specified, for example, by a higher-level brake control system from a state of the rail vehicle. The brake control device 2 has a second input 22, an actually measured Verzögerungsistwert a t is supplied to rain. The measured actual deceleration value atrain can be made available, for example, via acceleration sensors and / or via a GPS (Global Positioning System).
Die Bremsregeleinrichtung 2 weist ferner einen Ausgang 23 auf, an dem ein The brake control device 2 also has an output 23 at which a
modifizierter Verzögerungswert als Verzögerungs-Stellgröße aout ausgegeben wird. Die genaue Funktion der Bremsregeleinrichtung 2 wird nachfolgend in Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 näher erläutert. modified delay value is output as delay manipulated variable a out . The exact function of the brake control device 2 is explained in more detail below in connection with FIGS. 2 and 3.
Die von der Bremsregeleinrichtung 2 ausgegebene Verzögerungs-Stellgröße aout wird einem Eingang 31 eines Stellgrößenumsetzers 3 zugeführt. Der Stellgrößenumsetzer 3 ermittelt aus der Verzögerungs-Stellgröße aout eine Bremskraft F, die an einem The deceleration manipulated variable a out output by the brake control device 2 is fed to an input 31 of a manipulated variable converter 3. The manipulated variable converter 3 determines from the deceleration manipulated variable a out a braking force F that is applied to a
Ausgang 32 ausgegeben wird. Die Bremskraft F ist die Stellgröße für die weiteren Komponenten des Bremssystems. Sie gibt eine durch die Bremsen des Bremssystems kumuliert zu erzielende Kraft an und wird aus der Verzögerungs-Stellgröße a0Ut u.a. unter Berücksichtigung der Masse des Schienenfahrzeugs ermittelt. Der Wert für die Bremskraft F wird über einen Eingang 41 einem Verteiler 4 übermittelt, der die Output 32 is output. The braking force F is the manipulated variable for the other components of the braking system. It specifies a cumulative force to be achieved by the brakes of the brake system and is determined from the deceleration manipulated variable a 0Ut , taking into account the mass of the rail vehicle, among other things. The value for the Braking force F is transmitted via an input 41 to a distributor 4, which the
Bremskraft auf verschiedene Achsen und/oder verschiedene Bremsen und/oder verschiedene Bremstypen des Schienenfahrzeugs aufteilt und an entsprechenden Ausgängen, hier beispielhaft zwei Ausgängen 42, 43, für verschiedene Achsen des Schienenfahrzeugs Achsbremskräfte Faxie i und Faxie n ausgibt. Braking force on different axles and / or different brakes and / or different types of brakes of the rail vehicle and outputs at corresponding outputs, here for example two outputs 42, 43 for different axles of the rail vehicle axle braking forces Faxie i and Faxie n .
Ohne die anmeldungsgemäße Bremsregeleinrichtung 2 könnte die vorgegebene und zu erreichende Verzögerung aset unmittelbar auf den Eingang 31 des Without the brake control device 2 according to the application, the predetermined delay a set to be achieved could be transmitted directly to input 31 of the
Stellgrößenumsetzers 3 geleitet werden. Dieser würde unter Berücksichtigung der Masse des Schienenfahrzeugs die Bremskraft F gesteuert ausgeben. Im dargestellten Fall wird die Bremskraft F dadurch modifiziert, dass anstelle der vorgegebenen zu erreichenden Verzögerung aset der modifizierte Wert der Verzögerungs-Stellgröße aout dem Stellgrößenumsetzer 3 zugeführt wird, der entsprechend einen modifizierten Wert für die Bremskraft F ausgibt. In einer alternativen Ausgestaltung des Manipulated variable converter 3 are directed. This would output the braking force F in a controlled manner, taking into account the mass of the rail vehicle. In the case shown, the braking force F is modified in that, instead of the predetermined delay a set to be achieved, the modified value of the delay manipulated variable a out is fed to the manipulated variable converter 3, which outputs a modified value for the braking force F accordingly. In an alternative embodiment of the
anmeldungsgemäßen Bremssystems könnte eine Regelung auch auf Basis der according to the application braking system could also be based on the regulation
Bremskraft F erfolgen, in dem die Bremskraft F anstelle der Verzögerung von einer entsprechenden Bremsregeleinrichtung modifiziert wird. Das vorgestellte System ist jedoch dahingehend vorteilhaft, dass beim Einwirken der Regelung auf den Braking force F take place in which the braking force F is modified instead of the deceleration by a corresponding brake control device. However, the system presented is advantageous in that when the control acts on the
Verzögerungssollwert eine Umrechnung unter Berücksichtigung der Fahrzeugmasse nur einmal erfolgen muss und nicht für einen vorgesteuerten und einen Regelanteil separat. Deceleration setpoint, a conversion taking into account the vehicle mass only needs to be done once and not separately for a precontrolled and a control component.
Figur 2 zeigt in gleicher Weise wie die eingangs beschriebene Figur 5 die Figure 2 shows in the same way as Figure 5 described above
Eigenschaften einer Regelstrecke eines anmeldungsgemäßen Bremssystems in einem ersten Ausführungsbeispiel. Es ist in der Kurve 11 die gleiche Bremssituation wie in Figur 4 wiedergegeben, bei der eine angeforderte Verzögerung aset vom Wert 0 in zwei Stufen ansteigend eingestellt wird. Wiederum sind eine untere und eine obere Properties of a controlled system of a brake system according to the application in a first exemplary embodiment. The curve 11 shows the same braking situation as in FIG. 4, in which a requested deceleration a set is set from the value 0 in increasing steps. Again, there is a lower and an upper
Regelgrenze 12, 13 sowie der damit jeweils korrespondierende maximale negative Regelhub 14 und der maximale positive Regelhub 15 eingezeichnet. Control limit 12, 13 and the corresponding maximum negative control stroke 14 and the maximum positive control stroke 15 are shown.
Beim Einstellen der höheren Sollwertvorgabe für die Verzögerung aset zeigt sich das aus dem Stand der Technik bekannte Verhalten, bei dem der maximale positive und der maximale negative Regelhub 14, 15 gleich groß sind. Für den im rechten Teil der Figur 2 dargestellten maximalen Verzögerungswert, der angefordert werden kann, kann der Regelhub 14, 15 auch ebenso groß gewählt sein, wie es beim Bremssystem gemäß dem Stand der Technik ist. When setting the higher setpoint value specification for the delay a set , the behavior known from the prior art, in which the maximum positive and the maximum negative control stroke 14, 15 are equal, is shown. For the one in the right part of the figure 2, which can be requested, the control stroke 14, 15 can also be selected to be just as large as it is in the braking system according to the prior art.
Bei kleinerem vorgegebenem Verzögerungssollwert aset (linker Teil des Diagramms) ist der Abstand zwischen unterer und oberer Regelgrenze 12, 13 jedoch ebenso groß wie bei dem angeforderten Maximalwert der Verzögerung aset im rechten Teil der Figur. Die Breite des Regelbereichs ist somit unabhängig von der Sollwertvorgabe, ist also über den gesamten Vorgabebereich konstant. Wie Figur 2 ebenfalls zeigt, erfolgt die In the case of a smaller predetermined nominal deceleration value a se t (left part of the diagram), however, the distance between the lower and upper control limits 12, 13 is just as large as in the case of the requested maximum value of the deceleration a se t in the right part of the figure. The width of the control range is therefore independent of the setpoint specification, i.e. it is constant over the entire specification range. As Figure 2 also shows, takes place
Aufteilung des Regelbereichs in den maximalen positiven Regelhub 15 und den maximal negativen Regelhub 14 jedoch bei kleinerem Vorgabewert derart, dass ein größerer maximaler positiver Regelhub 15 vorliegt. Der Regelbereich liegt somit nicht mittig um die Kurve 1 1 bei kleineren Sollwertvorgaben. Dieses Regelverhalten trägt dem Umstand Rechnung, dass gerade bei beginnendem Bremsvorgang mit kleinerem Verzögerungswert Feuchtigkeit sich negativ bemerkbar macht, die durch den größeren maximalen positiven Regelhub 15 ausgeglichen werden kann. Division of the control range into the maximum positive control stroke 15 and the maximum negative control stroke 14, but with a smaller default value in such a way that a larger, maximum positive control stroke 15 is present. The control range is therefore not centered around curve 1 1 with smaller setpoint specifications. This regulating behavior takes into account the fact that precisely when the braking process begins with a smaller deceleration value, moisture has a negative impact, which can be compensated for by the larger maximum positive regulating stroke 15.
Durch die anmeldungsgemäße Trennung von Regeleinheit und Due to the separation of the control unit and
Begrenzungsvorrichtung können die Art der Regelung (z.B. Proportional- und/oder Differenzial- und/oder Integralregelung) und die verwendeten Regelparameter ganz unabhängig von den Regelgrenzen, d.h. den maximalen positiven bzw. negativen Regelhüben 14, 15 gewählt werden. Limiting device can determine the type of control (e.g. proportional and / or differential and / or integral control) and the control parameters used completely independently of the control limits, i.e. the maximum positive or negative control strokes 14, 15 can be selected.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Verhalten einer Regelstrecke eines anmeldungsgemäßen Bremssystems. Die Darstellung und Bremssituation entsprechen wiederum den in Figur 2 bzw. 5 gezeigten. FIG. 3 shows a further exemplary embodiment for the behavior of a controlled system of a brake system according to the application. The illustration and braking situation again correspond to those shown in FIGS. 2 and 5, respectively.
Bei diesem Beispiel werden die Regelgrenzen bei geringeren Bremsanforderungen (aset klein) wie in Beispiel der Figur 2 absolut und asymmetrisch gehalten. Dieses erfolgt jedoch nur zeitlich begrenzt, wobei ab einer gewissen fest definierten bzw. auch dynamisch während des Bremsvorgangs berechneten Zeit von den in Figur 2 gezeigten Regelgrenzen 12, 13 in einem Übergangsbereich auf die in Figur 4 gezeigten In this example, the control limits are kept absolute and asymmetrical in the case of lower braking requirements (aset small), as in the example in FIG. However, this only takes place for a limited time, with from a certain firmly defined or also dynamically calculated time during the braking process from the control limits 12, 13 shown in FIG. 2 in a transition area to those shown in FIG
Regelgrenzen 12, 13 gewechselt wird. Insbesondere wird der anfangs größere maximale positive Regelhub 15 auf den kleineren Wert des maximalen negativen Regelhubs zurückgenommen. Dieses ermöglicht zunächst ein vorteilhaftes Control limits 12, 13 are changed. In particular, the initially larger one maximum positive control stroke 15 is reduced to the smaller value of the maximum negative control stroke. This initially enables an advantageous
Bremsverhalten, um Nässe oder vergleichbare Umwelteinflüsse auszuschalten, gewährleistet dann jedoch bei länger anhaltender Bremsung eine Begrenzung des Energieeintrags, der ansonsten bei übermäßiger Bremsung erfolgen würde. Braking behavior in order to eliminate moisture or comparable environmental influences, however, then guarantees a limitation of the energy input in the case of prolonged braking, which would otherwise take place in the event of excessive braking.
Ein solches zeitabhängiges Verhalten des maximalen positiven Regelhubs 15 kann ebenso bei dem maximalen negativen Regelhub 14 umgesetzt sein. Dieses ist im Beispiel der Figur 4 gezeigt, bei dem beide Regelhübe 14, 15 eine Zeitabhängigkeit aufweisen. Die Zeitabhängigkeit selbst kann dabei, wie auch in der Figur 4 gezeigt ist, für die beiden Reglhübe 14, 15 unterschiedlich sein. Auch kann die Form der Such a time-dependent behavior of the maximum positive control stroke 15 can also be implemented for the maximum negative control stroke 14. This is shown in the example in FIG. 4, in which both control strokes 14, 15 are time-dependent. As is also shown in FIG. 4, the time dependency itself can be different for the two control strokes 14, 15. The shape of the
Zeitabhängigkeit anders als die hier beispielhaft gezeigte lineare Zeitabhängigkeit sein. Time dependency can be different from the linear time dependency shown here as an example.
Die Figuren 2 bis 4 zeigen dabei lediglich Ausführungsbeispiele von Regelgrenzen bzw. Regelhüben, die sich nicht strikt relativ zum vorgegebenen Verzögerungssollwert ergeben, sondern in anderem Funktionszusammenhang zum vorgegebenen FIGS. 2 to 4 merely show exemplary embodiments of control limits or control strokes which do not result strictly relative to the specified deceleration setpoint, but rather in a different functional context to the specified
Verzögerungssollwert stehen und/oder zeitabhängig sind. Delay setpoint and / or are time-dependent.
Es versteht sich, dass ein beliebiger Funktionszusammenhang zum vorgegebenen Verzögerungssollwert eingesetzt werden kann. Der Funktionszusammenhang ist dabei vorzugsweise so optimiert, dass bei jeder gewünschten Verzögerung bei nicht ausreichender Bremswirkung ein möglichst guter Konditionierungseffekt der It goes without saying that any functional relationship can be used for the specified deceleration setpoint. The functional relationship is preferably optimized in such a way that the best possible conditioning effect is achieved for every desired deceleration with insufficient braking effect
Reibungspartner, zum Beispiel eine Abtrocknung der vorhandenen Feuchtigkeit, erzielt wird. Friction partner, for example a drying of the existing moisture, is achieved.
Der Funktionszusammenhang bzw. eine sich daraus ergebende Kennlinie kann zusätzlich auch abhängig von anderen Einflussgrößen gemacht werden, beispielsweise von Umgebungsbedingungen wie Temperatur und/oder Feuchtigkeit, und/oder von Fahrbedingungen wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Raddrehzahl, Bremsdrücken bzw. Bremskräften und/oder Aktivitäten eines Gleitschutzsystems. Ebenfalls kann, wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt, eine zeitliche Funktionsabhängigkeit eingebracht werden, um zum Beispiel den maximalen Energieeintrag zu begrenzen. BEZUGSZEICHEN The functional relationship or a characteristic curve resulting therefrom can also be made dependent on other influencing variables, for example on ambient conditions such as temperature and / or humidity, and / or on driving conditions such as vehicle speed, wheel speed, brake pressures or braking forces and / or activities of an anti-skid system. As shown in FIGS. 3 and 4, a function over time can also be introduced, for example to limit the maximum energy input. REFERENCE MARK
1 Regelstrecke 1 controlled system
11 Anforderungskurve 11 Requirement curve
12, 13 Regelgrenze 12, 13 control limit
14 maximaler negativer Regelhub 14 maximum negative control stroke
15 maximaler positiver Regelhub15 maximum positive control stroke
2 Bremsregeleinrichtung2 brake control device
21 , 22 Eingang 21, 22 entrance
23 Ausgang 23 exit
3 Stellgrößenumsetzer 3 variable converters
31 Eingang 31 input
32 Ausgang 32 output
4 Verteiler 4 distributors
41 Eingang 41 entrance
42, 43 Ausgang aset Verzögerungssollwert atrain Verzögerungsistwert aout Verzögerungs-Stellgröße 42, 43 Output a set delay setpoint at rain delay actual value a out delay manipulated variable
F Bremskraft F braking force
Faxie 1 Achsbremskraft Faxie 1 axle braking force
Faxie n Achsbremskraft Faxie n axle braking force

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Bremsregeleinrichtung (2) für ein Schienenfahrzeug, aufweisend einen Eingang (21 ) für einen Verzögerungssollwert (äset), einen Eingang (22) für einen Verzögerungsistwert (atrain) sowie einen Ausgang (23) für einen Verzögerungs-Stellgrößenwert (aout), wobei der Verzögerungs-Stellgrößenwert (aout) durch eine Regeleinheit eingestellt wird, um eine Abweichung zwischen dem Verzögerungsistwert (atrain) und dem 1. Brake control device (2) for a rail vehicle, having an input (21) for a deceleration setpoint (äset), an input (22) for an actual deceleration value (atrain) and an output (23) for a deceleration manipulated variable value (a ou t) , wherein the delay manipulated variable value (a ou t) is set by a control unit to avoid a deviation between the actual delay value (atrain) and the
Verzögerungssollwert (aset) zu minimieren, dadurch gekennzeichnet, dass eine Minimize deceleration setpoint (a se t), characterized in that a
Begrenzungsvorrichtung vorhanden ist, die den Verzögerungs-Stellgrößenwert (aout) unabhängig von der Regeleinheit derart begrenzt, dass der Verzögerungs- Stellgrößenwert (aout) von dem Verzögerungssollwert (aset) höchstens um einen maximalen negativen Regelhub (14) zu kleineren Werten oder höchstens um einen maximalen positiven Regelhub (15) zu größeren Werten abweicht. Limiting device is present that limits the delay manipulated variable value (a ou t) independently of the control unit in such a way that the delay manipulated variable value (a ou t) from the delay setpoint value (aset) at most by a maximum negative control stroke (14) to smaller values or deviates from larger values by at most a maximum positive control stroke (15).
2. Bremsregeleinrichtung (2) nach Anspruch 1 , bei der zumindest einer der beiden maximalen Regelhübe (14, 15) nicht proportional zum Verzögerungssollwert (aset) ist. 2. Brake control device (2) according to claim 1, in which at least one of the two maximum control strokes (14, 15) is not proportional to the deceleration setpoint (a set ).
3. Bremsregeleinrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine Summe aus dem maximalen negativen Regelhub (14) und dem maximalen positiven Regelhub (15) ein vorgegebener fester Wert ist. 3. Brake control device (2) according to claim 1 or 2, in which a sum of the maximum negative control stroke (14) and the maximum positive control stroke (15) is a predetermined fixed value.
4. Bremsregeleinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der maximale negative Regelhub (14) ungleich dem maximalen positiven Regelhub (15) ist. 4. Brake control device (2) according to one of claims 1 to 3, in which the maximum negative control stroke (14) is not equal to the maximum positive control stroke (15).
5. Bremsregeleinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der negative maximale Regelhub (14) und/oder der positive maximale Regelhub (15) zeitabhängig sind. 5. Brake control device (2) according to one of claims 1 to 4, in which the negative maximum control stroke (14) and / or the positive maximum control stroke (15) are time-dependent.
6. Bremsregeleinrichtung (2) nach Anspruch 5, bei der der negative maximale Regelhub (14) und/oder der positive maximale Regelhub (15) nach einer vorgegebenen Bremszeit abgesenkt werden. 6. Brake control device (2) according to claim 5, in which the negative maximum control stroke (14) and / or the positive maximum control stroke (15) are reduced after a predetermined braking time.
7. Bremsregeleinrichtung (2) nach Anspruch 4 oder 5, bei der der positive maximale Regelhub (15) nur zeitabhängig ist, wenn der Verzögerungssollwert (äset) unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt. 7. Brake control device (2) according to claim 4 or 5, in which the positive maximum control stroke (15) is only time-dependent when the deceleration setpoint (äset) is below a predetermined limit value.
8. Bremsregeleinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der der negative minimale Regelhub (14) nur zeitabhängig ist, wenn der Verzögerungssollwert (aset) oberhalb eines weiteren vorgegebenen Grenzwerts liegt. 8. Brake control device (2) according to one of claims 5 to 7, in which the negative minimum control stroke (14) is only time-dependent when the deceleration setpoint (a set ) is above a further predetermined limit value.
9. Bremsregeleinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der zumindest einer der beiden maximalen Regelhübe (14, 15) durch eine von dem 9. Brake control device (2) according to one of claims 1 to 8, wherein at least one of the two maximum control strokes (14, 15) by one of the
Verzögerungssollwert (aset) und/oder der Bremszeit abhängigen Kennlinie oder einem Kennlinienfeld vorgegeben ist. Delay setpoint (a set ) and / or the braking time-dependent characteristic curve or a family of characteristics is specified.
10. Bremsregeleinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der zumindest einer der beiden maximalen Regelhübe (14, 15) abhängig von externen Einflussgrößen ist. 10. Brake control device (2) according to one of claims 1 to 9, in which at least one of the two maximum control strokes (14, 15) is dependent on external influencing variables.
11. Bremsregeleinrichtung (2) nach Anspruch 10, bei der die externen Einflussgrößen Umgebungsbedingungen wie Temperatur oder Feuchtigkeit sind. 11. Brake control device (2) according to claim 10, in which the external influencing variables are ambient conditions such as temperature or humidity.
12. Bremsregeleinrichtung (2) nach Anspruch 10 oder 11 , bei der die externen 12. Brake control device (2) according to claim 10 or 11, wherein the external
Einflussgrößen Fahrbedingungen des Schienenfahrzeugs sind, insbesondere eine Fahrgeschwindigkeit, ein Bremsdruck, eine Bremskraft und/oder eine Aktivierung eines Gleitschutzsystems und/oder eines Sandungssystems und/oder einer Influencing variables are driving conditions of the rail vehicle, in particular a driving speed, a brake pressure, a braking force and / or an activation of an anti-skid system and / or a sand system and / or a
Magnetschienenbremse. Magnetic rail brake.
13. Bremsregeleinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die 13. Brake control device (2) according to one of claims 1 to 12, in which the
Begrenzungsvorrichtung mit der Regeleinheit gekoppelt ist, um auf Parameter der Regeleinheit abhängig von einer Begrenzung einzuwirken. Limiting device is coupled to the control unit in order to act on parameters of the control unit depending on a limitation.
14. Betriebsverfahren für ein Bremssystem eines Schienenfahrzeug, bei dem ein Verzögerungs-Stellgrößenwert (aout) abhängig von einem Verzögerungssollwert (aset) und einem Verzögerungsistwert (atrain) durch eine Regeleinheit eingestellt wird, um eine Abweichung zwischen dem Verzögerungsistwert (atrain) und dem Verzögerungssollwert (äset) zu minimieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Verzögerungs-Stellgrößenwert (aout) unabhängig von der Regeleinheit derart begrenzt wird, dass der Verzögerungs- Stellgrößenwert (aout) von dem Verzögerungssollwert (aset) höchstens um einen maximalen negativen Regelhub (14) zu kleineren Werten oder höchstens um einen maximalen positiven Regelhub (15) zu größeren Werten abweichen kann. 14. Operating method for a braking system of a rail vehicle in which a deceleration manipulated variable value (a ou t) is set by a control unit as a function of a deceleration setpoint (a se t) and an actual deceleration value (atrain) in order to achieve a To minimize the deviation between the actual delay value (atrain) and the nominal delay value (äset), characterized in that the delay manipulated variable value (a ou t) is limited independently of the control unit in such a way that the delay manipulated variable value (a ou t) depends on the delay setpoint (a se t) can deviate at most by a maximum negative control stroke (14) to smaller values or at most by a maximum positive control stroke (15) to larger values.
15. Betriebsverfahren nach Anspruch 14, bei dem zumindest einer der beiden maximalen Regelhübe (14, 15) nicht proportional zum Verzögerungssollwert (aset) ist. 15. Operating method according to claim 14, in which at least one of the two maximum control strokes (14, 15) is not proportional to the deceleration setpoint (a set ).
16. Betriebsverfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei dem zumindest einer der beiden maximalen Regelhübe (14, 15) abhängig von dem Verzögerungssollwert (aset) und/oder der Bremszeit und/oder Umgebungsbedingungen und/oder Fahrbedingungen bestimmt wird. 16. Operating method according to claim 14 or 15, in which at least one of the two maximum control strokes (14, 15) is determined depending on the deceleration setpoint (a set ) and / or the braking time and / or ambient conditions and / or driving conditions.
17. Bremssystem für ein Schienenfahrzeug, aufweisend eine Bremsregeleinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 16. 17. Brake system for a rail vehicle, comprising a brake control device (2) according to one of claims 1 to 16.
PCT/EP2020/055318 2019-04-01 2020-02-28 Brake regulating device, braking method, and brake system for a rail vehicle WO2020200598A1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021558720A JP7263548B2 (en) 2019-04-01 2020-02-28 Brake adjuster, braking method and braking system for railway vehicles
CN202080026182.3A CN113661101A (en) 2019-04-01 2020-02-28 Brake control device, brake method and brake system for a rail vehicle
EP20710823.4A EP3947067B1 (en) 2019-04-01 2020-02-28 Brake regulating device, braking method, and brake system for a rail vehicle
KR1020217035368A KR102642681B1 (en) 2019-04-01 2020-02-28 Brake adjusting device, braking method and braking system for rail vehicles
US17/601,034 US20220169223A1 (en) 2019-04-01 2020-02-28 Brake regulating device, braking method, and brake system for a rail vehicle

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019108447.4 2019-04-01
DE102019108447.4A DE102019108447A1 (en) 2019-04-01 2019-04-01 Brake control device, braking method and braking system for a rail vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020200598A1 true WO2020200598A1 (en) 2020-10-08

Family

ID=69804837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/055318 WO2020200598A1 (en) 2019-04-01 2020-02-28 Brake regulating device, braking method, and brake system for a rail vehicle

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220169223A1 (en)
EP (1) EP3947067B1 (en)
JP (1) JP7263548B2 (en)
KR (1) KR102642681B1 (en)
CN (1) CN113661101A (en)
DE (1) DE102019108447A1 (en)
WO (1) WO2020200598A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021208234A1 (en) * 2021-07-29 2023-02-02 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Multi-variable deceleration control device for a rail vehicle unit, multi-variable deceleration control system for a rail vehicle or a train set, and method for deceleration control of a rail vehicle unit of a rail vehicle
DE102022119956A1 (en) * 2022-08-09 2024-02-15 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Control of rail vehicle parameters with local controllers
DE102023101380B3 (en) 2023-01-20 2023-12-14 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Method and device for computer-implemented control of a braking system of a rail vehicle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003086809A1 (en) * 2002-04-18 2003-10-23 Siemens Aktiengesellschaft Method for electrodynamically braking a rail vehicle
DE102010053683A1 (en) * 2010-12-08 2012-06-14 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Method for controlling a sliding friction-controlled friction brake system of a rail vehicle
DE102011052545B4 (en) 2011-08-10 2013-04-11 Bombardier Transportation Gmbh Brake control for a vehicle
DE102015110053A1 (en) 2015-06-23 2016-12-29 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Braking system for a rail vehicle

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11189146A (en) * 1997-12-25 1999-07-13 Aisin Seiki Co Ltd Braking control device for vehicle
DE19804570C2 (en) * 1998-02-05 2003-02-06 Knorr Bremse Systeme Brake control for vehicles, in particular for rail vehicles and method for controlling vehicle brakes
JP4761606B2 (en) * 2000-05-18 2011-08-31 東洋電機製造株式会社 Electric vehicle control device
JP4416281B2 (en) * 2000-06-06 2010-02-17 株式会社日立製作所 Automatic brake device
US7751960B2 (en) * 2006-04-13 2010-07-06 Gm Global Technology Operations, Inc. Driver workload-based vehicle stability enhancement control
JP6539455B2 (en) * 2015-02-10 2019-07-03 ナブテスコ株式会社 Brake control device and brake control method
JP2018007464A (en) * 2016-07-05 2018-01-11 株式会社東芝 Train control device, method and program
DE102017119994B4 (en) * 2017-08-31 2020-08-27 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Method and device for determining braking-relevant actual values of a rail vehicle for the implementation of deceleration-controlled braking with central sensors
US10889276B2 (en) * 2018-08-29 2021-01-12 Westinghouse Air Brake Technologies Corporation Method and apparatus for learning and validating brake deceleration rates

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003086809A1 (en) * 2002-04-18 2003-10-23 Siemens Aktiengesellschaft Method for electrodynamically braking a rail vehicle
DE102010053683A1 (en) * 2010-12-08 2012-06-14 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Method for controlling a sliding friction-controlled friction brake system of a rail vehicle
DE102011052545B4 (en) 2011-08-10 2013-04-11 Bombardier Transportation Gmbh Brake control for a vehicle
DE102015110053A1 (en) 2015-06-23 2016-12-29 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Braking system for a rail vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
US20220169223A1 (en) 2022-06-02
DE102019108447A1 (en) 2020-10-01
CN113661101A (en) 2021-11-16
JP7263548B2 (en) 2023-04-24
JP2022527519A (en) 2022-06-02
KR20210142195A (en) 2021-11-24
KR102642681B1 (en) 2024-02-29
EP3947067A1 (en) 2022-02-09
EP3947067B1 (en) 2024-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020200598A1 (en) Brake regulating device, braking method, and brake system for a rail vehicle
EP3507152B1 (en) Method for electronically controlling a pneumatic braking system in a vehicle, and electronically controllable pneumatic braking system
DE19604391B4 (en) Method and device for controlling the brake system of a vehicle
DE69825716T2 (en) System, method and control device for brake control of a motor vehicle wheel
DE19616732B4 (en) Method and device for controlling the brake system of a vehicle
DE19640694A1 (en) Method and device for controlling the driving speed of a vehicle
DE19620929A1 (en) Longitudinal control system for motor vehicles with accelerator pedal with feel characteristic
EP3600983A1 (en) Method for operating a control device for a braking system of a motor vehicle, and control device and motor vehicle,
EP3802244A1 (en) Control device and method for controlling an actuator for actuating braking means of a vehicle, more particularly of a rail vehicle
DE102008032544A1 (en) Brake system controlling method for vehicle, involves controlling brake force distribution between wheel brakes of axles based on temperature values, slip values and characteristic of brake friction coefficient of wheel brakes
EP3253630B1 (en) Method for adjusting brake pressures of a vehicle via control of a pressure control valve, brake system for carrying out the method and motor vehicle
DE10225870A1 (en) Vehicle brake control system and method
DE102015016720A1 (en) Method for adaptively controlling a driver actuation-dependent vehicle-actual deceleration
EP2437958A1 (en) Method for traction control of a motor vehicle and traction control system
DE102004008265A1 (en) Control method for a motor vehicle's wheel drift control system uses a wheel drift/slippage controller to generate adjustment variables for individual wheels
DE102008052991A1 (en) Method for production of signals for influencing movement of vehicle body of motor vehicle controllable or adjustable in its path of motion, involves determining sensory movement of vehicle body
DE10011269A1 (en) Control method for automobile braking system has required braking values for braked wheels corrected for providing uniform braking
DE102012213552A1 (en) Method for ensuring the braking effect of braking actuators, involves setting required braking process by controlling vehicle deceleration during performance of activation requirements
EP4259496A1 (en) Method for estimating a coefficient of friction, brake control method and brake control device for a rail vehicle
DE2414698C2 (en) Arrangement for anti-lock control in a vehicle brake
EP3260336B1 (en) Vehicle retarder
EP3847062A1 (en) Distributed regulator structure for achieving optimised regulator properties and increased valve service life
EP3100923B1 (en) Acceleration controller for controlling engine and continuous braking requirements
WO2019105946A1 (en) Method for determining a required contact pressure variable of a brake
DE102011084781A1 (en) Method for ensuring braking effect of vehicle-mounted brake actuators, involves controlling brake operation with predetermined deceleration, independently of driver, for regulating brake pressure, when activation condition is satisfied

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20710823

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021558720

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20217035368

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020710823

Country of ref document: EP

Effective date: 20211102